【宇宙之謎】宇宙明明是真空,飛船為何不能無限加速,甚至20%光速都不行?

樂享網 2020-10-25

可能有些朋友會想,在可預見的未來之外,如果人類掌握了比核聚變動力更強勁的動力,比如暗能量和暗物質,是不是就意味著能夠到達20%光速了呢?就目前來看其實還是不行。

因為為了攜帶更多的燃料、保持更大的續航,科學家們在設計火箭時都會盡可能地減少箭體本身的品質,但受限於能源等級,就算最大程度減少了箭體的品質,所需要的燃料數量和總品質也是難以預估的。

如果說得通俗一些,攜帶更多燃料就意味著更輕的箭體,而更快的速度則需要更重的箭體,這其實是當下技術無法解決的閉環。

事實上,除了能源等級和飛船材料之外,宇宙的環境也是限制飛船高速飛行的關鍵。提到宇宙可能許多會想到真空,但宇宙的真空可一點也不「空」。

在宇宙的真空中,幾乎每時每刻都有著肉眼不可見的變化,例如正反粒子湮滅、真空漲落等等,同時還有各種大大小小的粒子飄蕩其中。

就是由於宇宙真空一點不空,所以當飛船在其中飛行的時候,一定會跟其中的物質產生碰撞或摩擦。低速的時候這種碰撞和摩擦可能沒有什麼,可一旦來到了20%光速這種超高速,一粒平時落到身上都沒有感覺甚至肉眼都無法直接看到的粉塵,都可能會讓飛船瞬間解體。

若我們拋去宇宙中各種阻礙飛船飛行的物質和力,飛船真的在其中達到了光速,那麼或許將會發生一件極為恐怖的事情——光子化。

根據部分科學家的研究,三維世界中所有有靜止品質的物質都不可能達到光速,而一旦真的達到了光速,那麼就會變成沒有品質的光子,這個轉化過程是無法逆轉的。

問題來了,光速飛行這麼可怕,科幻電影中的光速和超光速飛行是怎麼做到的呢?難度僅僅是存在於科幻電影中的想像?

其實並不是這樣,因為科幻作品中出現的超光速飛行,和文中表述的超光速飛行有著本質上的區別。

電影中超光速大多使用了「曲率飛行」或「曲速泡」。愛因斯坦在相對論中提出,宇宙空間並不是想像中的平坦,而是存在著曲率。

如果將宇宙想像成一張巨大的膜,那麼膜其實是弧形的,甚至膜可能就是一個類似肥皂泡的封閉空間。這就導致可能局部看起來是平直的,但其實曲率無處不在。

所以有科學家提出,在宇宙中飛行的飛船,如果能夠將其身後空間的曲率「熨平」,前方曲率大的空間就會自然地將飛船拖拽過去,從而實現超光速運動。

這種方法和相對論並不衝突,因為它改變的是飛船所處的空間,不是讓飛船本身直接超越光速,而空間本身並不在相對論的限制范圍內。

總的來說,即便人類掌握了更高級的動力方式,也無法讓飛船宇宙中無限加速,而這也正是讓人感到擔憂和害怕之處,因為這意味著人類只能在一定的范圍內活動,消亡將會是人類最終的結局。

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